绿色水处理剂高铁酸盐在水处理领域中的应用进

据《2018年中国生态环境状况公报》：全国1 613个地表水考核断面中，Ⅳ类及以上的地表水占比之和超过了25%，且地表水中相关的化学需氧量、总磷、氨氮等的指标都不容乐观，很多地区的饮用水水源水质在大幅度降低。由于工农业的发展，排放的废水中还出现了一些新型、难降解的污染物，如抗生素、内分泌干扰物和农药等，采用常规的废水处理方法对其进行处理，一方面其水质难以达标，另一方面水中还会产生一些具有致癌、致畸作用的有毒副产物。而高铁酸盐是一种强氧化剂，在酸性条件下其氧化还原电位要高于常用的氧化剂(如Cl2、ClO2、O3、KMnO4等)的氧化还原电位，具有较高的氧化性[1]，能同时氧化水中多种污染物，并消除其中的悬浮物和胶体颗粒，具有见效快、无残留毒性和使用方便等优点，因此高铁酸盐在水处理领域被广泛应用，可用来消毒杀菌、除藻、去除有机/无机化合物等。高铁酸盐在水处理领域中的应用研究经过长时期的发展，积累了大量的研究文献，本文基于高铁酸盐在水处理领域中应用的研究文献统计，分析了其发展阶段，并借助VOSviewer知识图谱分析工具对高铁酸盐在水处理领域中应用的研究内容及热点进行分析，另外着重对高铁酸盐分别作为氧化剂、消毒剂和混凝剂在水处理方面的应用进行了综述，以为推动高铁酸盐在水处理领域中的全面应用提供参考。

1 研究现状分析

1.1 研究文献发表数量及增长趋势分析

本文通过搜索中国知网(CNKI)数据库、Web of Science(WOS)数据库，并借助Origin统计分析工具，对1975—2019年CNKI和WOS数据库中关于高铁酸盐水在处理领域中应用的研究文献发表数量的年增长趋势进行了统计分析，其结果见图1。

图1 1975—2019年高铁酸盐在水处理领域中应用研究 文献发表数量的年增长趋势图Fig.1 Annual growth trend of the number of publications of ferrate in the field of water treatment during 1975-2019

由图1可知，发表在WOS数据库中关于高铁酸盐在水处理领域的研究文献主要经历了起步阶段和快速增加阶段，其中2007年以前为起步阶段，2008—2019年为快速增长阶段，总体文献数量皆呈上升趋势；发表在CNKI数据库研究文献发表的研究文献主要经历了起步阶段、快速发展阶段和相对稳定阶段，其中1995年以前属于起步阶段，国内在该领域的研究很少，1996—2011年属于快速发展阶段，发表文献数量明显增多，受到了更多科研工作者的关注，2012—2019年属于相对稳定阶段，相比快速发展阶段，文献数量有所减少，主要原因为高铁酸盐在水处理领域的研究水平有所提升，大部分成果均发表至更高级别的数据库。

1.2 关键词的共现网络图谱分析

从WOS和CNKI核心数据库中下载的研究文献数量分别为487篇和551篇，本文借助VOSviewer知识图谱软件绘制了高铁酸盐在水处理领域研究文献关键词的共现网络图谱，见图2和图3。图中各节点的大小代表这一关键词在整个领域的热度强弱，各节点不同的颜色代表着各关键词出现的不同年份。其中WOS和CNKI数据库中研究文献关键词总数分别为2 181个和1 871个，本文设置统计频次≥5，WOS和CNKI数据库中达到该统计频次的关键词数量分别为182个和131个，说明国际上高铁酸盐在水处理领域的研究内容略微多于国内研究。CNKI和WOS数据库中高铁酸盐在水处理领域研究文献排名前20位的关键词如表1所示。

图2 基于CNKI数据库的高铁酸盐在水处理领域 研究文献关键词的共现网络图谱Fig.2 Co-occurrence map of research keywords in publications of ferrate in water treatment based on CNKI database

图3 基于WOS数据库的高铁酸盐在水处理领域研究 文献关键词的共现网络图谱Fig.3 Co-occurrence map of research keywords in publications of ferrate in the field of water treatment based on WOS database

由图2、图3和表1可知：国内高铁酸盐在水处理领域共现较强的关键词为水处理剂、制备、稳定性、氧化等，在该领域的研究重点主要集中在高铁酸盐的特性研究、制备高铁酸盐水处理剂和高铁酸盐作为水处理剂在废水处理中的应用等；国际上高铁锰盐在该领域共现较强的关键词为waste-water treatment、drinking-water、reaction kinetics、mechanism、pharmaceutical、coagulation。在该领域的研究重点主要集中在高铁酸盐在废水处理和饮用水处理中的反应动力学和反应机制研究等。

表1 CNKI和WOS数据库中高铁酸盐在水处理领域研究文献排名前20位的关键词Table 1 Top 20 keywords in publications of ferate in the field of water treatment based on CNKI and WOS databasesCNKI数据库WOS数据库关键词连线数共现强度平均出现年份关键词连线数共现强度平均出现年份水处理waste-water treatment1 制备drinking-water1 稳定性reaction kinetics氧化mechanism苯酚pharmaceutical废水处理ozonation混凝coagulation添加剂disinfection by-products电解法toxicity垃圾渗滤液personal care products苯胺natural organic-matter预氧化oxidant絮凝adsorption降解bisphenol-a氨氮endocrine disruptors强化混凝antibiotics焦化废水inactivation浊度hydrogen-peroxide光催化preoxidation微污染水electrochemical synthesis动力学rate constant反应机理mineralization

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